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OSUG - Terre Univers Environnement

Histoire sismique des failles décrochantes actives - Sophie BEAUPRETRE

12 novembre 2012 ( dernière mise à jour : 15 novembre 2013 )


Sujet de thèse : Développement d’une nouvelle approche paléosismologique par imagerie Géoradar - Applications aux failles décrochantes actives de Nouvelle-Zélande.

Encadrants : Isabelle MANIGHETTI, Stéphane GARAMBOIS

Soutenance le 24 janvier 2013.

Financements : Bourse ministérielle

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Résumé :

Cette thèse s’inscrit dans le domaine des risques naturels, et plus précisément du risque sismique. Un nombre croissant d’études suggèrent que, pour comprendre la façon dont s’enchaînent les forts séismes sur une faille, il est nécessaire de documenter son histoire sismique (i.e., localisation, âge, et déplacements produits) sur une période de temps suffisamment longue (1000-10000 ans) pour inclure 10-20 événements successifs. Or aucune méthode ne permet actuellement de déterminer l’histoire sismique d’une faille sur une si longue période de temps et sur toute sa longueur.

Nous suggérons que dans le cas particulier de failles actives décrochantes affectant un environnement à forte sédimentation, une partie de l’histoire sismique recherchée se trouve enfouie dans les premières dizaines de mètres du sol. En effet, chaque fort séisme a pour effet de décaler latéralement d’un à plusieurs mètres la surface et l’ensemble des marqueurs morphologiques (tel le réseau de drainage) qu’elle comporte. Ces marqueurs décalés sont par la suite progressivement enfouis et préservés sous la sédimentation, de sorte qu’un fort séisme ultérieur rompt et décale une nouvelle surface de sol plus jeune et comportant d’éventuels nouveaux marqueurs. La répétition de forts séismes sur de telles failles doit donc conduire, à terme, à l’enfouissement progressif et donc à la préservation dans les premières dizaines de mètres du sol et tout au long de la faille considérée, d’une série de marqueurs d’âges différents, décalés de quantités différentes.

Guidés par cette idée, nous proposons d’utiliser une méthode d’investigation géophysique haute résolution de sub-surface qui permette, de façon non destructive, d’explorer la première dizaine de mètres du sol et d’y détecter les marqueurs morphologiques et sédimentaires décalés par des ruptures successives. L’imagerie Géoradar ou Ground Penetrating Radar (GPR) a été choisie pour sa rapidité de mise en œuvre et d’acquisition d’images très haute résolution de la sub-surface (e.g. McClymont et al., 2008). Ces mesures sont effectuées en plusieurs sites, répartis de manière régulière tout au long des failles (dans la mesure du possible) afin d’obtenir les profils déplacement vs. longueur de chaque rupture.

Nous nous focalisons sur les failles actives décrochantes dextres de Nouvelle-Zélande qui sont des cibles idéales, de par leur contexte sédimentaire, pour tester notre nouvelle méthode investigation. Afin d’imager les marqueurs décalés latéralement enfouis, nous réalisons une série de 20 profils GPR, espacés de 5 m, de part et d’autre de la faille et parallèlement à sa direction. Les profils s’étendent sur plusieurs centaines de mètres de longueur afin d’imager des marqueurs ayant subit au moins 100 m de décalage cumulé (i.e. au moins 10 événements) et de dessiner leur géométrie à proximité de la zone de faille. Le traitement de ces données nécessite ensuite de corréler les marqueurs de part et d’autre de la faille et de déterminer leur décalage.

L’ensemble des données acquises en un site nous a permis, par exemple, de mesurer les déplacements cosismiques produits par les 30 derniers séismes (Beauprêtre et al., 2012). Cette méthode appliquée en plusieurs sites le long d’une même faille devrait nous permettre de déterminer les profils déplacement-longueur complets de chacune des ruptures. Le projet sur lequel repose cette thèse propose par la suite de coupler ces données à la datation des différents événements identifiés. Nous obtiendrons ainsi les courbes empiriques de récurrence des forts séismes sur les failles analysées. Ces courbes devraient alors révéler si la répétition des forts séismes au cours du temps présente certaines propriétés, comme une cyclicité, comme cela a été suggéré sur la faille de San Andreas par Weldon et al. (2004). Ces résultats permettront d’affiner nos estimations des temps d’occurrence des prochains forts séismes sur les failles analysées, et donc d’estimer plus rigoureusement le risque sismique.







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